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La recherche remet en question le concept de « mécanisme universel » dans le but de comprendre les interactions protéiques spécifiques

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La recherche remet en question le concept de « mécanisme universel » dans le but de comprendre les interactions protéiques spécifiques

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Apostolidou au 37e Symposium annuel de la Protein Society où elle présente ses recherches maintenant publiées. Crédit : Université Duke

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Apostolidou au 37e Symposium annuel de la Protein Society où elle présente ses recherches maintenant publiées. Crédit : Université Duke

Les protéines de choc thermique (HSP) sont des chaperons de la réponse cellulaire au stress car elles aident à diriger le repliement et le dépliement d’autres protéines.

Comprendre le fonctionnement de ces chaperons peut également aider les chercheurs à comprendre le fonctionnement de maladies comme la maladie d'Alzheimer. Bien qu’essentiels à la survie et au fonctionnement des cellules dans les règnes naturels, les HSP, qui ne sont en réalité qu’un type de chaperons, peuvent permettre une meilleure compréhension de la biologie cellulaire en relation avec le stress.

C'est du moins ce qu'a dit Dimitra Apostolidou, Ph.D.. candidat en génie mécanique et science des matériaux à l'Université Duke, a fait des recherches.

Ces protéines, qui effectuent leur travail essentiel depuis des organismes simples comme E. coli jusqu'à des organismes complexes comme les humains, donnent un aperçu des mécanismes cellulaires qui contribuent à nous protéger du stress.

Les HSP ont été découverts initialement en raison de leur présence accrue dans les cellules exposées à des températures plus élevées. Cette découverte a mis en évidence la température comme un facteur de stress crucial, parallèlement à la façon dont la fièvre peut nuire à la santé humaine. Cependant, Apostolidou souligne que les HSP répondent non seulement au stress thermique, mais également à une myriade d'autres facteurs de stress, démontrant ainsi leur rôle essentiel dans les mécanismes de défense cellulaire.

La communauté scientifique reconnaît cinq grandes classes de HSP, la famille HSP70 étant particulièrement remarquable, explique Apostolidou. Les humains possèdent jusqu'à 17 variantes de cette protéine, ce qui contraste fortement avec E. coli, qui possède une seule variante connue sous le nom de DnaK.

Ces protéines remplissent diverses fonctions au sein des cellules, notamment en aidant d’autres protéines à maintenir leur structure et leur fonction dans des conditions stressantes. Elle souligne l'importance des HSP dans la régulation des processus cellulaires vitaux, notant comment leur dysfonctionnement peut conduire à des maladies telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la cataracte dues à l'accumulation de protéines.

En élargissant la gamme de substrats utilisés dans les études, les recherches d'Apostolidou visent à approfondir notre compréhension des protéines complexes telles que les HSP et à remettre en question l'idée dominante d'une « machinerie universelle » en jeu. « Je ne veux pas donner l'impression que cela a résolu le problème, mais nous devons essayer de comprendre comment ces systèmes fonctionnent avec différentes protéines », a-t-elle déclaré.

Les substrats sont des versions modifiées d’une protéine que les chercheurs peuvent utiliser pour mieux comprendre le fonctionnement des chaperons. Les travaux antérieurs d'Apostolidou décrivent un nouveau substrat qui pourrait permettre de nouveaux types d'études utilisant des protéines individuelles une par une.

Ha Dernier travail Publié dans Science des protéines Il souligne que toutes les protéines n’ont pas besoin des mêmes chaperons pour fonctionner correctement, et bien que les chaperons agissent sur elles, ce qu’il faut vraiment observer, c’est ce que font les protéines en réponse ainsi que l’état dans lequel elles se trouvent. L'étendue de cette relation hautement dynamique pourrait avoir des implications considérables pour notre compréhension de la mécanique et de la pathologie cellulaires.

En plus de son travail scientifique, Apostolidou a déclaré qu'elle était motivée par le désir de passer de la physique et de la science des polymères à la biologie, ce qui l'a conduite d'Athènes à Durham, en Caroline du Nord.

« Athènes est une grande ville, mais venir à Durham m'a semblé plus petit et plus intime », a-t-elle déclaré. « Une chose que je dirai, c'est que je me suis fait beaucoup de bons amis grâce au programme et que je suis même allé faire du shopping avec l'un d'eux tous les dimanches. »

Bien que le changement culturel ait été un ajustement pour Apostolidou, elle attribue des collaborations de recherche dans les laboratoires avec Piotr E. Marszalek, professeur de génie mécanique et de science des matériaux, et le soutien de ses collègues anciens élèves l'ont aidée à se sentir la bienvenue.

« Lorsque j’ai rejoint le laboratoire, les anciens étudiants diplômés étaient très accueillants », a-t-elle déclaré. « Après mon expérience sur le terrain, j'ai appris à quel point la collaboration est importante pour tout le monde. »

Plus d'information:
Dimitra Apostolidou et al., Les répétitions en tandem NanoLuc hautement bioluminescentes sont repliées de manière non canonique par la machinerie Hsp70. Science des protéines (2024). est ce que je: 10.1002/pro.4895

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Une éruption solaire massive éclate quelques jours après qu’une intense tempête ait créé les aurores boréales.

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Une éruption solaire massive éclate quelques jours après qu’une intense tempête ait créé les aurores boréales.

Une autre énorme éruption solaire a explosé quelques jours après la dernière éruption, provoquant des expositions époustouflantes d’aurores boréales à travers le Royaume-Uni et les États-Unis – mais ne vous attendez pas à une autre exposition époustouflante.

Cette dernière éruption est plus puissante que l’explosion du week-end et constitue la plus importante depuis près de deux décennies.

Cette éruption est beaucoup plus grande, mais la placer face au soleil en réduit l’effet.Crédit : NOAA
Une tempête solaire majeure au cours du week-end a donné lieu à des expositions éblouissantes d’aurores boréales à travers le Royaume-Uni et les États-Unis.Crédit : PA

De graves tempêtes solaires peuvent perturber les satellites GPS, les réseaux électriques, les appareils électroniques, y compris les téléphones portables, et Internet.

Le résultat le moins destructeur et le plus délicieux est l’éblouissante aurore boréale verte et violette, connue sous le nom d’aurores boréales.

Mais cette nouvelle éruption ne devrait pas provoquer de chaos, et il est peu probable que de la lumière apparaisse non plus.

Le pire des cas est une perte temporaire des signaux radio, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

La Terre a échappé à la ligne de mire lorsque l’éruption a éclaté sur une partie du Soleil en orbite loin de nous.

L’Administration nationale des océans et de l’atmosphère (NOAA) a émis une alerte indiquant que le soleil n’est « pas encore en plein soleil ».

La dernière fusée éclairante a été classée par les experts comme X8.7, plus forte que la fusée X2.2 du week-end.

Il s’agit du plus grand cycle solaire actuel de 11 ans.

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« Compte tenu de son emplacement, toute éjection de masse coronale associée à cette éruption n’aurait probablement aucun effet géomagnétique sur Terre », a expliqué la NOAA.

Mais Brian Brasher, de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), a déclaré à l’AP que la lueur pourrait être plus forte lorsque les scientifiques collectent des données provenant d’autres sources.

Les Britanniques de tout le pays ont pu profiter d’une vue éblouissante sur les aurores boréales grâce à la tempête solaire.

Pendant ce temps, le Met Office britannique a déclaré : « Toutes les vues seront probablement limitées aux hautes latitudes » avec « seulement une faible chance de s’étendre aussi loin au sud que l’Écosse ou des latitudes similaires ».

Le Soleil approche du sommet de son cycle de 11 ans, créant de puissantes explosions d’énergie et de matière qui sont libérées très rapidement et pourraient heurter le champ magnétique terrestre.

Aucune perturbation majeure n’est attendue cette fois

Qu’est-ce que les aurores boréales ?

Les aurores boréales se produisent lorsque des particules chargées entrent en collision avec des gaz présents dans l’atmosphère terrestre autour des pôles magnétiques.

Dans l’hémisphère Nord, la majeure partie de cette activité se produit dans une bande connue sous le nom d’ovale d’aurore, couvrant des latitudes comprises entre 60 et 75 degrés.

Lorsque l’activité est forte, elle s’étend pour couvrir une zone plus vaste – ce qui explique pourquoi les expositions peuvent parfois être vues aussi loin au sud que le Royaume-Uni.

La visibilité des aurores boréales a augmenté vendredi en raison d’une « forte » tempête géomagnétique, selon l’Administration nationale américaine des océans et de l’atmosphère (NOAA).

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Ce phénomène apparaît sous la forme de magnifiques bandes de lumière vertes et violettes dansantes, qui captivent les gens depuis des milliers d’années.

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Des scientifiques irlandais développent un système capable de prouver l’existence de la vie sur Mars

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Des scientifiques irlandais développent un système capable de prouver l’existence de la vie sur Mars

Les scientifiques de la Dublin City University (DCU) estiment que notre planète a 4,5 milliards d’années et que les premiers signes de vie ici – créés par des organismes microscopiques – se trouvaient dans des roches anciennes, il y a 3,7 milliards d’années.

Le professeur Sean Jordan, de la DCU, a déclaré : « Le problème avec les estimations des premières formes de vie est que les caractéristiques créées par ces premiers organismes, qui ont laissé des empreintes physiques dans ces roches anciennes, pourraient, je pense, avoir été créées par un autre processus qui ne le fait pas. pas « . Cela n’implique aucune forme de vie.

Le Dr Jordan, dont les recherches viennent d’être publiées dans la revue scientifique, a ajouté : « Les recherches que nous menons à la DCU pourraient fournir une bien meilleure façon de répondre à cette question importante avec plus de certitude. » Communications Terre et Environnement.

La NASA prévoit une mission de retour d’échantillons sur Mars dans les années 2030.

Cela impliquera de renvoyer des échantillons de roches et de poussières sur Terre pour analyse. À ce stade, il sera crucial pour la science de disposer d’une méthode éprouvée et fiable pour identifier les premiers signes de vie dans les spécimens anciens.

Le Dr Jordan a déclaré : « Nous devons de toute urgence développer une méthode scientifique éprouvée pour identifier les premiers signes de vie dans les roches anciennes, et c’était l’objet de cette nouvelle recherche. » « Actuellement, lorsque nous observons de petites structures microscopiques dans des roches anciennes, nous ne pouvons pas être sûrs si elles ont été formées par des organismes vivants primitifs ou par un processus non vivant.

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« Ce processus non vivant peut être le signe de structures chimiques qui conduisent à l’origine de la vie.

« Je développe des méthodes qui nous permettront d’étudier exactement cela. C’est important car cela permettra aux scientifiques d’identifier les premiers signes de vie sur Terre et peut-être sur d’autres planètes. »

Mars a déjà été décrite comme un désert aride, où les températures descendent jusqu’à -153°C en hiver et où l’atmosphère ne représente que 1 % de la densité terrestre, composée principalement de dioxyde de carbone.

Au cours du premier milliard d’années, les océans et les mers étaient protégés par une épaisse couche d’air.

Cependant, son champ magnétique s’est fermé, permettant au vent solaire d’emporter l’atmosphère et l’eau et de disparaître dans l’espace.

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Des chercheurs démontrent les transformations induites par laser du plasma solide en plasma ultrarapide

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Des chercheurs démontrent les transformations induites par laser du plasma solide en plasma ultrarapide

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Une technique de sonde à tir unique et une approche de modélisation détectent la transition ultrarapide du solide au plasma induite par le laser. Crédit : Transred

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Une technique de sonde à tir unique et une approche de modélisation détectent la transition ultrarapide du solide au plasma induite par le laser. Crédit : Transred

L’interaction de matériaux solides avec des impulsions laser très courtes et de haute intensité a permis des avancées technologiques majeures au cours du dernier demi-siècle. D’une part, l’ablation laser de matériaux solides permet une fabrication précise et une miniaturisation d’éléments dans des dispositifs médicaux ou de communication. D’un autre côté, les faisceaux d’ions accélérés provenant de matériaux solides utilisant des lasers intenses pourraient ouvrir la voie à de nouvelles opportunités de traitement du cancer grâce à la protonthérapie laser, à la recherche sur l’énergie de fusion et à l’analyse du patrimoine culturel.

Cependant, il reste encore des défis à relever pour pousser les performances d’ablation laser à l’échelle nanométrique et parvenir à une accélération ionique pilotée par laser dans l’industrie et à des fins médicales.

Lors de l’interaction d’une impulsion laser ultracourte avec une cible solide, cette dernière évolue vers un état ionisé ou plasma dans un laps de temps très court (moins d’une picoseconde). [ps]), où se produisent de nombreux processus physiques complexes et couplés, alors que l’interaction entre eux n’est pas encore entièrement comprise.

En raison du développement de la cible ultrarapide, l’étape initiale de la réaction, c’est-à-dire la formation du plasma, est difficile à atteindre expérimentalement. Par conséquent, cette transition ultrarapide du solide au plasma, qui définit les conditions initiales des processus ultérieurs tels que l’ablation ou l’accélération des particules, a jusqu’à présent été abordée par des hypothèses approximatives dans la plupart des modèles numériques décrivant une telle interaction.

En neuf papier Publié dans Lumière : science et applications, une équipe internationale de scientifiques, dont Yasmina Azzammoum et Malti C. Kaluza de l’Institut Helmholtz de Jena et de l’Université Friedrich Schiller de Jena, Allemagne, Stefan Skupin de l’Institut Lumière-Matier, France, et Guillaume Duchateau de la Commission de l’énergie. atomique (CEA-Cesta), France et ses co-auteurs ont franchi une étape importante en élucidant la transformation ultrarapide induite par laser du solide au plasma et en fournissant une compréhension approfondie de l’interaction des processus sous-jacents.

Il offre une technologie avancée d’inspection optique mono-coup qui permet une vue complète de la dynamique de la cible, depuis les solides froids passant par la phase d’ionisation jusqu’aux plasmas extrêmement denses. Ceci est réalisé en utilisant une impulsion de sonde laser avec un spectre optique à large bande qui éclaire l’interaction de l’impulsion de pompe avec des flocons de carbone de type diamant d’une épaisseur nanométrique. Différentes couleurs de l’impulsion de la sonde arrivent à différents moments d’interaction en raison du gazouillis temporel.

Par conséquent, l’évolution de l’état cible codé dans la lumière de sonde transmise peut être capturée avec une seule impulsion de sonde. Cette technique d’inspection ponctuelle est avantageuse par rapport aux méthodes pompe-sonde traditionnelles, où le processus étudié doit être reproduit à l’identique par la pompe pour chaque délai de sonde. Ceci est particulièrement important lors de l’utilisation de systèmes laser haute puissance, qui souffrent souvent de fortes fluctuations entre les impulsions.

En outre, les scientifiques ont démontré que pour l’interprétation correcte des profils de transport de sonde mesurés, une description précise de la transition précoce solide-plasma est cruciale. Un modèle de réaction en deux étapes est développé, la première étape considérant la dynamique d’ionisation de la cible à l’état solide et la deuxième étape considérant la cible à l’état plasma.

Une évolution détaillée de l’état cible à haute résolution temporelle et spatiale (respectivement sub-ps et nm) est fournie, ainsi qu’un aperçu sans précédent de l’interaction entre les processus fondamentaux tels que la dynamique d’ionisation, les collisions de particules et l’expansion hydrodynamique du plasma.

Les résultats et l’interprétation de cette nouvelle technique de criblage devraient contribuer à une compréhension plus approfondie de la dynamique des différentes cibles et à une meilleure compréhension des processus physiques sous-jacents. Ces avancées contribueront probablement à aller au-delà des méthodes traditionnelles de traitement des matériaux par laser ultrarapide et à rendre les technologies ioniques accélérées par laser utilisables dans des applications sociétales.

Plus d’information:
Yasmina Azzam et al., Examen optique des transitions de plasma solide à plasma hyper-densité induites par des lasers ultrarapides, Lumière : science et applications (2024). est ce que je: 10.1038/s41377-024-01444-j

Informations sur les magazines :
Lumière : science et applications


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